JP2017135800A

JP2017135800A - コードレス送電システム

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Publication number: JP2017135800A
Application number: JP2016012226A
Authority: JP
Inventors: 市川　雅英; Masahide Ichikawa; 雅英市川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-01-26
Filing date: 2016-01-26
Publication date: 2017-08-03

Abstract

【課題】従来の光ファイバーや送電コードがなくても、見通しの効く空間であれば相当な遠隔間においても、効率良く送電できるコードレス電送システムを提供する。【解決手段】コードレス電送システムは、所要の距離をおいて対峙配設されるレーザー光発生手段１と、レーザー光発生手段からのレーザー光を受光するレーザー光受光手段２とからなる。レーザー光発生手段は、所定電圧の直流又は交流電源に接続してレーザー光を発生させて投光し、レーザー光受光手段は、複数の光電変換素子１７を取り付けた複数のパネル８を円筒状に並べて発電部を形成すると共に、円筒状の発電部の中央部に受光したレーザー光をパネル側に順次反射させる回転反射部を設け、各パネルの外側には発電した電力を蓄える二重層キャパシター１５を設ける。【選択図】図１

Description

本発明は、電力エネルギーをコードレス（無線）で送電できるコードレス送電システムに関するものである。

この種の無線で電力を伝送または送電する装置や光ファイバーを利用したレーザー光による太陽光励起発電装置が、従来技術として複数の技術が公知になっている。

第１の公知技術としては、受電コイルを含む充填アンテナを備えた複数の無線受電装置に、高周波電力を伝送する無線電力伝送システムの無線送電装置であって、上記複数の無線受電装置の受電アンテナと電磁的に結合可能な少なくとも１つの送電アンテナと、上記高周波電力を発生して上記少なくとも一つの送電アンテナに供給する1つのインバータ回路と、上記複数の無線受電装置の各々から上記各受電コイルの出力電圧値を受信する受信回路と、上記受信した出力電圧値に応じて、上記インバータ回路から供給される上記高周波電力の周波数または振幅を含む伝送条件を制御する制御回路と、を備え、上記制御回路は、上記複数の無線受電装置のうちの第１無線受電装置に対して上記高周波電力を伝送しているときに、上記複数の無線受電装置のうちの第２上記無線受電装置が新たに上記少なくとも一つの送電アンテナに電磁的に結合したことを検知したとき、上記複数の無線受電装置のうち上記少なくとも１つの送電アンテナと電磁的に結合した無線受電装置に伝送する上記伝送条件を変更し、上記インバータ回路を用いて、上記少なくとも１つの送電アンテナと電磁的に結合した無線受電装置に伝送される高周波電力の周波数または振幅のいずれか一方を変更して、上記少なくとも１つの送電アンテナと電磁的に結合した上記少なくとも１つの送電アンテナと電磁的に結合した上記少なくとも１つの無線受電装置に含まれる回路素子の制限電圧以下に制御する、無線送電装置である（特許文献１）。

この第１の公知技術に係る無線送電装置は、１つの無線送電装置から複数の無線受電装置に電力供給することができる、というものである。

第２の公知技術としては、第１の送電コイルと、前記第１の送電コイルの巻線と平行に隣接させる巻線を有する第２の送電コイルとを備え、受電装置に無線給電を行う無線送電装置である（特許文献２）。

この第２の公知技術に係る無線送電装置は、送電装置から受電装置に電力を電送する効率を向上させる無線給電装置を提供することができる、というものである。

第３の公知技術としては、太陽光励起によりレーザー発振を生じさせ、レーザー光を出力するレーザー装置と、入射されたレーザー光のエネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換素子を含んで構成された発電機と、一端が前記レーザー装置のレーザー光出力端に接続されると共に、他端が前記発電部へのレーザー光の供給端とされた光ファイバーと、を備えた太陽光励起発電装置である（特許文献３）。

第３の公知技術に係る太陽光励起発電装置は、レーザー装置が太陽光励起によりレーザー発振させて得たレーザー光が、光ファイバーにより電送されて発電部に至る。発電部では、レーザー光が光電変換素子に入射され、該レーザー光のエネルギーが電気エネルギーに偏見される。これにより、太陽光エネルギーから電気エネルギー（電力）を得ることができる。ここで、光ファイバーの一端がレーザー装置のレーザー光出力端に接続されると共に、該光ファイバーの他端が発電部へのレーザー光の入力端とされているため、還元すれば、レーザー光の伝達経路のほぼ全てが光ファイバーにて構成されているためレーザー光の略全てでの伝達経路においてレーザー光の伝送ロスが少ない、というものである。

特開２０１５−１１１９９８号公報特開２０１５−１２８３４７号公報特開２００８−１３０９２２号公報

前記公知例に係る第１及び第２の従来技術においては、高周波電力又は電磁電力として所要周波数の電波により送電しておりますが、大気中に放出された電波は広がりをもって伝達されるので、遠方に行くに従って順次減衰するのであり、例えば、１ｋｍ先に設置した無線受電装置では、満足した受信電力が得られていないし、仮に、一定の範囲で指向性をもった電波を飛ばしたにしても、例えば、５乃至１０ｋｍ先に設置した無線受電装置では、やはり電波の広がりがあって、高周波電力のエネルギーが減衰し、満足した受信電力が得られていないのが現実的な状況であり、また、指向性をもった電波を飛ばす等の技術的手段も全く開示されていないのである。

さらに、前記第３の公知例の太陽光励起発電装置では、太陽光励起によってレーザー光を出力させ、該レーザー光を光ファイバーの伝達経路で発電部に送って、発電部の光電変換素子に入射さて発電させるというものであるが、発電部への距離が、例えば、５乃至１０ｋｍ先であれば、その長さの光ファイバーが必要であると共に、光ファイバーの支持柱が必要になるのであるから、いずれにしても従来技術では、コードレスで送電できる技術開発に課題がある。

本発明の主たる目的は、見通しの効く空間であれば何ｋｍ及び何１０ｋｍ離れていても、コードレスで効率良く送電できるシステムを提供することである。

本発明は、前記課題を解決する具体的手段として、所要の距離をおいて対峙配設されるレーザー光発生手段と、該レーザー光発生手段からのレーザー光を受光するレーザー光受光手段とからなり、前記レーザー光発生手段は、所定電圧の直流または交流電源に接続してレーザー光を発生させて投光し、前記レーザー光受光手段は、複数の光電変換素子を取り付けた複数のパネルを円筒状に並べて発電部を形成すると共に、該円筒状の発電部の中央部に受光したレーザー光をパネル側に順次反射させる回転反射部を設け、前記各パネルの外側には、発電した電力を蓄える二重層キャパシターを設けたことを特徴とするコードレス電送システムを提供するものである。

本願発明においては、前記回転反射部は、反射面を円弧状に形成して反射光を拡散させる構成にしたこと；前記回転反射部は、発電部で発電した電気で低速で回転するように構成したこと；及び、前記円筒状の発電部の前面側の端縁部に反射部材を設けたこと；を付加的な要件として含むものである。

本発明に係るコードレス送電装置によれば、見通しの良い大気空間を利用して、レーザー光発生手段とレーザー光受光手段とを対峙させて遠隔配設し、レーザー発生手段からのレーザー光を、円筒状に形成したレーザー受光手段における中央部に設けた回転反射部によって、レーザー光を拡散させて周囲の光電変換素子を幅広く連続的に照射して発電させるので、発電効率が優れると共に、相当な遠隔間においてもコードや光ファイバーがなくて送電が可能であるという優れた効果を奏する。

さらに、レーザー光を回転反射部によって、幅広く拡散させて断続的に光電変換素子に照射するので、集中して照射する場合と違って、光電変換素子を傷めることがないので、長期に渡って使用できるという優れた効果も奏する。

本発明の第１の実施の形態に係るコードレス送電システムを略示的に示した側面図である。同実施の形態に係るコードレス送電システムのレーザー光受光手段のレーザー光受光装置のみを略示的に示した正面図である。図２のＡ−Ａ線に沿う断面を略示的に示した説明図である。同実施の形態に係るコードレス送電システムにおけるレーザー光受光手段側の拡散されたレーザー光を示す説明図である。

本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。まず、図１において、本発明に係る第１の実施の形態に係るコードレス送電システムは、所要の距離をおいて対峙配設されるレーザー光発生手段１と、該レーザー光発生手段１からのレーザー光を受光する受光手段２とからなるものである。なお、所要の距離というのは、レーザー光の強さにもよるが、要するに、レーザー光が届く範囲内であれば何１０ｋｍ単位であって、特に、限定されるものではない。

前記レーザー光発生手段１は、レーザー光発生装置３を所定電圧の直流または交流電源に接続してレーザー光を発生させ、レンズ付きの投光部４を介してレーザー光５を外部空間に投光するものであって、対峙する受光手段２の中央部に向かって投光する。なお、レーザー光発生手段１もレーザー光受光手段２も、対峙させた設置場所において上下動及び投光または受光方向の角度が調整できるように、適宜の支持部材（脚部や台座等）６により安定して支持される。

レーザー光受光手段２は、図１と図２、３に示したように、複数の光電変換素子７を取り付けた複数のパネル８を隣接状態で円筒状に並べて発電部９を形成すると共に、該円筒状の発電部９の中央部に受光したレーザー光５をパネル８側に順次反射させるための回転反射部１０を設ける。この回転反射部１０は、発電部９の背面側（後面側）を塞ぐ山形に形成した背面壁１１の山形の頂部１２に軸部１３を介して取り付けられるものであり、該軸部１３は山形に凹んだ内側（背面壁からすれば外側）に取り付けられたモータ１４により回転駆動されるものである。

また、回転反射部１０は、図示したように円弧状に形成した方が良い。つまり、円弧状に形成したことによって、図４に示したように、反射面に入射したレーザー光５が拡散した反射光５ａとして反射されるので、広い範囲に配設された光電変換素子７に反射光５ａを順次断続的に幅広く照射できるのであり、効率良く発電させることができるし、集光しているレーザー光５による部分的な連続照射によらないので、光電変換素子７が損壊するのを防止できるのである。なお、回転反射部１０の回転速度は、高速回転でもあまり低速回転でも光電変換素子７による発電において好ましくないので、例えば、電流容量（レーザー光の強さ等）によって最適な回転に設定できるようにする。

さらに、前記各パネル８の外側には，光電変換素子７で発電した電力を蓄える二重層キャパシター１５をそれぞれ設け、各隣接する二重層キャパシター１５間においては、直列接続して、つまり、＋電極は−電極に、−電極は＋電極に接続してＤＣ電流として使用できるし、また、パネル８の半分のキャパシター１５の接続において−電極として取り出し、後半分のキャパシター１５の接続において＋電極として取り出してクロス状に送電することによりＡＣ電流として使用できるのである。なお、必要があれば適宜の大型の蓄電池に接続して、余剰の電気を蓄電するようにしてもよい。要するに、何１０ｋｍの離れた場所に送電している場合に、多少の降雨では殆ど問題はないが、大粒の激しい降雨が広い範囲で長時間続くような状態が生じた時、或いは濃い霧や雲が発生した時には、送電に影響を被ることも考えられるので、余剰の電気は蓄電して置いた方が良いのである。

なお、レーザー光受光手段２においては、設置場所がレーザー光発生手段１から遠く離れて、例えば、山頂に設置される場合もあり、全体が嵩張っているので、強風対策等も必要なので、台座などの支持部材６にベルト１６等でシッカリ固定する必要があるし、一旦位置決めして設置したら、方向の角度的な調整はできるが位置替えはできないように固定される。また、レーザー光発生手段１から遠方であるため、レーザー光５を中央部でキチンと受光させるために、例えば、レーザー光受光手段２の前面側の端縁部に反射板１７を取り付けて置いた方が好ましい。なお、光電変換素子７が発電していることの確認のための表示部（発光素子）を設けることもできる。

レーザー光発生手段１とレーザー光受光手段２は、予め距離と方向及び高さを計算して、一応設置されるが、それでも多少のずれが生ずる場合がある。その場合に、前記したようにレーザー光受光手段２に反射板１７を取り付けて置くことにより、レーザー光発生手段１から投光されたレーザー光５を、レーザー光受光手段２が設置されている側において検出しながら、レーザー光発生手段１側において調整する必要がある。この調整において、少しずれていても、反射板１７でレーザー光５を反射してレーザー光発生手段１側に帰ってくることで確認でき、概ねレーザー光５がレーザー光受光手段２側に届いていることを確認しながらレーザー光発生手段１側において、投光角度を微調整してレーザー光受光手段２の中央部で正確に受光できるように調整できるのである。

この場合、当然のこととして、レーザー光受光手段２の設置側において、作業員の監視の下でレーザー光５が初期投光において、どの位置に来ているかを無線で連絡を取りながら少しずつ調整するのであり、中央部の回転反射部１０で適正に受光すると、目視でも確認できるし、直ちに光電変換素子７が発電して、回転反射部１０が回転するので、レーザー光発生手段１を、その位置で固定すればよいのである。

本発明に係るコードレス電送システムは、所要の距離をおいて対峙配設されるレーザー光発生手段１と、該レーザー光発生手段１からのレーザー光５を受光するレーザー光受光手段２とからなり、前記レーザー光発生手段１は、所定電圧の直流または交流電源に接続してレーザー光５を発生させて投光し、前記レーザー光受光手段２は、複数の光電変換素子７を取り付けた複数のパネル８を円筒状に並べて発電部９を形成すると共に、該円筒状の発電部９の中央部に受光したレーザー光５をパネル側に順次反射させる回転反射部１０を設け、前記各パネル８の外側には，発電した電力を蓄える二重層キャパシター１５を設けたものであって、見通しの良い大気空間を利用して、レーザー光発生手段とレーザー光受光手段とを対峙させて遠隔配設し、レーザー発生手段１からのレーザー光を、円筒状に形成したレーザー受光手段２における中央部に設けた回転反射部１０によって、レーザー光５を拡散させて周囲の光電変換素子７を幅広く連続的に照射して発電させるので、発電効率が優れると共に、相当な遠隔間においてもコードや光ファイバーがなくて送電が可能であり、さらに、レーザー光５を回転反射部１０によって、幅広く拡散させて断続的に光電変換素子７に照射するので、集中して照射する場合と違って、光電変換素子７を傷めることがないので、長期に渡って使用できるので、例えば、発電装置のない離島や、電気配線が困難な山頂部など種々の場所に広く利用できるのである。

１レーザー光発生手段
２レーザー光受光手段
３レーザー光発生装置
４投光部
５レーザー光
５ａ反射光
６台座などの支持部材
７光電変換素子
８パネル
９発電部
１０回転反射部
１１背面壁
１２山形の頂部
１３軸部
１４モータ
１５二重層キャパシター
１６ベルト
１７光電変換素子

Claims

所要の距離をおいて対峙配設されるレーザー光発生手段と、該レーザー光発生手段からのレーザー光を受光するレーザー光受光手段とからなり、
前記レーザー光発生手段は、所定電圧の直流または交流電源に接続してレーザー光を発生させて投光し、
前記レーザー光受光手段は、複数の光電変換素子を取り付けた複数のパネルを円筒状に並べて発電部を形成すると共に、該円筒状の発電部の中央部に受光したレーザー光をパネル側に順次反射させる回転反射部を設け、
前記各パネルの外側には，発電した電力を蓄える二重層キャパシターを設けたこと
を特徴とするコードレス電送システム。
前記回転反射部は、反射面を円弧状に形成して反射光を拡散させる構成にしたこと
を特徴とするコードレス電送システム。
前記回転反射部は、発電部で発電した電気で低速で回転するように構成したこと
を特徴とする請求項1または２に記載のコードレス電送システム。
前記円筒状の発電部の前面側の端縁部に反射部材を設けたこと
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のコードレス電送システム。